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恒定电流教学体会

人教版物理3-1

《恒定电流》教学体会

兰州一中物理组麻明峰

各位老师上午好！

！

很荣幸能够参加兰州市物理大备课活动，能够与兰州市各中学的物理老师一起探讨新课程实施过程中方方面面的问题。

应中心组的安排，我今天主要谈《恒定电流》这一章的教学方法和学习方法方面的问题，我校这一章教学内容已经结束，我实际就是把我对本章的理解和教学体会与大家交流，如有不同的看法和理解，我们一起讨论，如有不到位或不正确的地方，欢迎斧正。

一、《恒定电流》教材分析

1．课程标准解读

普通高中物理课程标准必修两个模块加选修3系列5个模块中总共23个二级主题，二级主题分布是：

力学8个，电磁学7个，热学4个，光学2个，原子物理2个。

由于在必修1与2两个模块中，涉及的只是力学内容，有关电磁学部分的7个二级主题全部集中在选修3系列模块中。

电磁学有“场”和“路”两部分。

7个二级主题中，涉及“路”有3个二级主题。

“电路”这个二级主题安排在选修3-1模块。

选修3-1模块的设置理念：

本模块是选修模块，强调基础性、系统性、学科性。

2．教材分析

物理学有自己的实验基础和逻辑结构，有广泛的技术应用，它还是人类文化的重要组成部分，它的发展深刻地影响着我们的生产方式和生活方式。

电磁学的研究成果及其技术应用改变了我们的生活。

现代生活中处处都会遇到电磁学的知识。

人民教育出版社是以“恒定电流”作为“电路”这个二级主题的章标题。

在恒定电流单元中，学生将比较全面地学习恒定电流、直流电路及其技术应用、它与社会发展及人类文化的互动作用。

本单元的物理概念和规律是进一步学习物理学的基础，是高中物理核心内容的一部分。

这一章研究直流电路和简单的逻辑电路的基本知识，是高中电学有关电路的第一章，其基本内容是学习后面的“交变电流”和“传感器”两章的基础，特别是“交变电流”更是以直流电路为基础的。

另一方面，电路知识在生产和生活实际中有较大的实用价值，也是学习电工技术和电子技术的基础。

因此，它既是高中物理课的重点章节之一，也是有一定教学难度的章节。

二、学情分析

通过初中物理学习学生已有基础是：

1．从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。

2．通过实验探究电流、电压和电阻的关系。

理解欧姆定律，并会进行简单计算。

3．会读、会画简单的电路图。

能连接简单的串联电路和并联电路。

能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例。

4．会使用电流表和电压表。

5．理解电功率和电流、电压之间的关系，并能进行简单计算。

能区分用电器的额定功率和实际功率。

6．知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。

7．了解家庭电路和安全用电知识。

有安全用电的意识。

8．学生学习这部分内容的心理特点：

一方面，这部分知识与学生的社会生活密切相关，学生愿意学；另一方面，学生在初中物理中学过，有一定的基础，容易忽视电路理论的学习。

三、教学体会

教学有法，但教无定法，贵在得法。

教学应该是不拘一格，体现教师的个性和创造性，不能要求把课堂搞成千篇一律，一个模式。

下面简单谈谈我在本章教学过程中的始终贯穿的几个理念。

1．从学生已有的电学基础知识出发，围绕教学重点开展教学，既能激发学生的学习热情，又能顺利实现教学目标。

在第一节“电源和电流”的教学中，先让学生回答电路的基本组成部分以及各部分在电路中的作用，讨论电流的形成条件，复习电流的定义、单位、方向的规定等，这些学生基本没有任何困难，回答争先恐后。

由学生引出了电源和电路中电流的基本知识，然后展示出最简单的电路图，再让学生讨论电源，进一步认识电源，知道描述电源的三个基本物理量：

即电动势、内电阻和容量。

关于电动势的知识直接告诉学生下一节会更深入的讨论，电源实际上也是电路的一部分，电流也要通过电源，它对电流也有阻碍作用，因此也有电阻，把电源的电阻叫内电阻；初中学生只学习了电源外部电流方向是从正极出发经用电器到负极，根据电路中电流循环方式，自然可以得出电源内部电流方向是从负极到正极，再从功和能量角度分析电路中的能量转化过程，解释电源外部电流形成的原因，用假设法推导金属导体中电流强度与自由电荷定向移动速率关系。

这样学生既感觉本节许多知识已经掌握，又感觉有新的知识需要进一步理解，不会感觉乏味，更不会感觉很难而高不可攀。

其实第三节“欧姆定律”、第四节“串联电路和并联电路”、第五节“焦耳定律”、第六节“导体的电阻”等都是在学生初中知识的基础上展开的，都可以用类似的方法教学，可以起到事半功倍的效果。

2．不惜花费时间，扎扎实实搞好双基知识教学，抓住重点，突破难点。

我对本章教学的重点与难点有如下几条理解：

1）电流、电压、电阻、电功、电功率、欧姆定律是重要知识，本应成为教学重点，但都是初中学过的知识，多属于在复习的基础上提高，着重点应放在理解概念的物理意义和掌握规律的适用条件上。

2）闭合电路欧姆定律是分析电路规律的重要依据，理解电动势概念又是掌握闭合电路欧姆定律的关键，又因为初中不定量研究电阻定律与焦耳定律，所以，电阻定律与焦耳定律、电动势与闭合电路欧姆定律都是全章的重点知识。

3）由于电路计算的公式多、变量多、变换形式多，学生又容易忽视公式适用条件或转换条件，因而电路的计算，特别是闭合电路中外电路电阻变化对电路中电流变化的影响是教学中的难点之一。

4）由于电动势和闭合电路欧姆定律涉及电源内部能量形式的转化比较抽象，学生又不习惯从能量角度分析问题，因而它们是教学中的又一难点。

5）电路中电功率的分配、用电器的额定功率与实际功率因电压（或电路其他量）的变化而发生变化的关系，也是有些学生常常容易出现错误和遇到困难之处。

3．以基本概念、基本规律教学为线索，始终贯穿物理思想方法教学。

物理思想方法教学是新教材始终贯穿的基本理念之一，可以说在每一节的教学内容中都有它的影子存在，在教学过程中，对这些思想方法要及时总结，对学生学习会有很大的帮助。

比如第一节推导电流的微观表达式时用到“假设法”、第二节讲电动势时用到“类比法”，将电源类比成抽水机，将电流类比成水流、将电路类比成水路，将用电器类比成水轮机，将电荷的电势能类比成水的重力势能等、第三节讲欧姆定律时强调处理实验数据的基本方法是“图像法”、第四节串并联电路中用到“等效法”、第六节用到实验中最常用的“控制变量法”、第八节采用“转换测量”的思想，把测量电阻转化为测量电流。

在整章教学中始终贯穿着“能量转化和守恒”思想。

比如在“电动势”的教学中，过去我们说：

“电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的，为了表征电源的这种特性，物理学中引入了电动势的概念”，就这样把电动势的概念直接交给了学生。

从学知识的角度看，这样做的确比较简洁，但却不能利用电源这个素材再一次强化“通过做功研究能量”的思想，而这点正是新教材十分看重的，是科学方法教育的体现。

新教材从非静电力做功出发学习电动势的概念，体现了“说理”这个科学态度。

以这样的方法引入电动势，的确要比直接给出一个名词费些时间，但这是值得的，因为这里体现的是物理学的基本思想――通过做功研究能量的思想、用比值定义物理量的思想。

不仅如此，这样的学习还有助于建立闭合电路中电荷运动的图景，有助于科学价值观的树立。

从机械的练习中分出少量时间来经历这个过程，是在打基础，对于学好物理，提高分析问题和解决问题的能力，有根本性的帮助。

在“焦耳定律”一节中，区别纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热、电功率与热功率的不同时，也是围绕“功能”这一思想展开的，课本以电动机作为非纯电阻电路的代表，从这一思想出发学生容易理解和掌握；在“闭合电路的欧姆定律”的教学中，过去是通过儿童滑滑梯的比喻引入的，从学习这个知识点的角度讲，这样引入比较简单，学生容易接受。

但闭合电路的欧姆定律是一个很好的素材，它能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性。

既然学生已经从做功的角度认识了电动势的概念，课本仍旧通过功能关系的分析来建立闭合电路的欧姆定律，就是顺理成章的事了。

“经历科学过程”的形式是多种多样的：

学生可以通过讨论或实验认识新的规律，可以通过阅读来了解前人的工作过程……跟着教师的思路一环套一环地接受新的概念，也是经历科学过程的一种形式。

能够娴熟地从功和能的角度分析物理过程，对于解决物理问题，以至对于应考，都是很有好处的。

4．在系统展开电路分析的基础上，潜移默化的开展实验理论基础知识教学。

电学实验是历年高考的重点，所以实验理论基础知识教学无疑是电学教学过程中的重中之重。

电学实验理论主要包括：

1）滑动变阻器的限流式接法和分压器接法。

学生在初中主要学习了限流式接法，在高中主要学习分压式接法，让学生仔细讨论区分两种接法的不同点和优缺点，在实验时如何正确选择滑动变阻器的接法、如何正确选择不同阻值的滑动变阻器、在实验过程中闭合开关前注意哪些事项等。

2）电表的改装原理及相关计算。

通过对这一部分的学习，学生就会明白电压表内阻并不是无穷大，电流表的内阻也不是零，电表连接在电路中也相当于连接了一个大电阻或小电阻，对电路也是有影响的，理解了为什么通常把电表叫“理想电表”，对以后实验误差分析理解比较容易。

3）伏安法测电阻时，电流表的内外接法及其选择。

（新教材中在第四节习题中出现）从电表对实验引起的误差分析入手，讨论两种接法对所测电阻的影响，总结每种接法的适用条件。

4）电流表和电压表的量程选择、读数方法。

选择实验器材时如何根据题设条件使用估算法合理选择电表量程，一般情况下电表指针应偏转在1/3刻度以上，满刻度以下，读数时注意估读及估读方法等。

5）实验电路的设计。

高中阶段实验电路一般是滑动变阻器的接法选择和伏安法测电阻中内外接法选择的组合。

对于半偏法、等效替代法等方法可以在高三复习时再展开学习不迟。

6）多用电表原理。

这一知识点课本专门设为一节，可以看出教材编者对多用电表原理教学的加强。

只有重视原理教学，理解了电表内部结构，才能熟练使用电表。

这些基础知识不一定要集中在一起作为专题教学，我认为在学习过程中可以分解开，一点一点的进行，每次遇到后强调注意，潜移默化教学效果可能更好。

5．一定要重视演示实验和学生分组实验。

实验教学不能只停留在理论教学上，在实际教学中一定要重视演示实验和学生分组实验。

在演示实验中，不仅要将实验原理让学生深刻理解，熟练掌握，而且重视电路连接过程中的细节，给学生做出很好的示范作用。

比如第三节演示伏安法测电阻实验中，连接电路时首先教会学生导线与接线柱的连接方法，再讲先通后补法，分压器的接线方法，电表量程的选择、正负接线柱等注意事项，最后一步一步连接电路演示，注意连接电路过程开关一定要断开，闭合开关前滑片滑到输出电压为零的一端。

测数据时先测电压为零时的电流值，作为一组数据，它是后面作图时图象过原点的依据，然后让电压每隔一定电压值测出相应的电流值。

只有这样，老师为学生作出示范，学生在分组实验时才不会出现大的问题。

学生分组实验是学生深刻理解，熟练掌握实验原理，熟悉电路，掌握电路连接方法和连接过程的关键环节，一定要给学生充足的时间，认真指导学生完成实验，并督促完成实验数据处理，提交实验报告，才能对理论理解更加深刻，培养学生科学严谨的态度和各种能力。

6．不能忽视课后“问题与练习”教学。

课后“问题与练习”不仅是对本节课基本知识的巩固练习，本节内容与生活和生产的联系，而且也是突出学生的计算能力及联系实际的能力的培养，尤其有些习题是本节知识的扩展。

不仅要让学生在作业本上书写，而且有必要对部分习题认真仔细的分析讲解。

新教材习题设置与原教材相比，内涵丰富，对以上各特点更加突出，每节习题在教学参考上都有详细的内容分析、解答与说明，仔细认真的研究，就能更深刻的理解设置每道习题的意图，对教学会有很大的帮助。

例：

（1）课本P52问题与练习

①伏安法测电阻内外接法的系统误差分析，特别注意内外接法的选择方法的归纳；

②理想电表的等效及实际电表内阻对电路的影响；

③双量程电压表改装的原理及计算；

④双量程电流表改装的原理及计算；

（2）P57问题与练习，突出物理与生活和生产的联系

（3）P57问题与练习，灯泡额定功率与额定电压的物理意义，额定功率与实际功率的区别，灯泡亮暗的决定因素。

（4）P61问题与练习应突出学生的计算能力的培养及联系实际的能力

（5）P66问题与练习，用电压表第2题测大电阻的方法。

四、学法指导

对于本章的学习，可以边学习边总结，将零散的知识点整理成块，最后形成一定的系统。

下面我简单总结几个方面以作示例，抛砖引玉。

1．关于直流电路的动态分析与计算

闭合电路中局部的变化会引起整个电路中电流、电压、电功率的变化，“牵一发而动全身”是闭合电路问题的一个特点。

1）电路动态分析的基本方法：

程序法。

基本思路是“局部→整体→局部”。

程序法研究电路动态分析的一般步骤：

a．分析电路，弄清电路的连接关系，各电表所测的对象，明确电路中某一电阻阻值变化情况，确定电路的外电阻R外如何变化；

b．根据闭合电路的欧姆定律

确定电路总电流的变化情况；

c．由U内=I总r确定电源内电压如何变化；

d．由

明确路端电压的变化情况。

e．由部分电路欧姆定律确定干路上定值电阻两端的电压变化情况；

f．确定各支路两端电压变化情况以及各支路上电流的变化情况。

一定要分清变和不变的量及它们之间的关系，先研究不变的量，再研究变化量的变化情况。

以上步骤简单概括如下：

即R局增大减小→R外增大减小

I总减小增大

U增大减小→I分U分

2）直观法：

即直接应用“部分电路中R、I、U的关系”中的两个结论。

①任一电阻R阻值增大，必引起该电阻中电流I的减小和该电阻两端电压U的增大

②任一电阻R阻值增大，必将引起与这并联的支路中电流I并的增大和与之串联的各电路电压U串的减小。

3）极限法：

即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。

4）特殊值法。

对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论。

例1：

如图所示，当滑动变阻器的滑动片P向上端移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化？

解析：

先认清电表A测量R3中的电流，电表V2测量R2和R3并联的电压，电表V1测量路端电压．再利用闭合电路欧姆定律判断主干上的一些物理量变化：

P向上滑，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压U增大，至此，已判断出V1示数增大．再进行分支上的分析：

由I减小，知内电压U/和R1的端电压UR1减小，由U外增大知R2和R3并联的电压U2增大——判断出V2示数增大．由U2增大和R3有效电阻增大，无法确定A示数如何变化，这就要从另一条途径去分析：

由V2示数增大知通过R2的电流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减小，即A示数减小。

2．含电容器电路的分析与计算

电容器是一个储存电能的元件．在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况）的元件，在电容器处电路看作是断路，简化电路时可去掉它．简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上．分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：

（1）电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过．所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压．

（2）当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等．

（3）电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电．电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。

⑷如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。

例2如图，电源的电动势为E=18V，内阻r=1.0Ω，电阻R2＝5.0Ω，R3＝6.0Ω。

平行金属板水平放置，两板间距d=2cm。

当可变电阻R1的滑动触头移至R1的中点时，电源的路端电压是16V，一个带电荷量q＝－8.0×10－9C的油滴正好平衡于两板之间。

（g取10m/s2）求：

（1）R1的总阻值；

（2）油滴的质量；

（3）移动R1的滑动头P，油滴可获得向下的最大加速度。

解析：

（1）电路中总电流为：

A=2A

R2两端的电压为：

V=10V

R1、R3并联部分的电压为：

V=6V

通过R3的电流为：

A=1A

则通过R1的电流为：

A

则R1接入电路中的电阻为：

则可变电阻的总阻值为：

（2）电容器并联在R2两端，则电容器两端的电压为UC＝U2＝10V

根据平衡条件得：

油滴质量为：

kg

（3）为使油滴获得向下的加速度，需把R1的滑动触头P向上移动，以减小电容器两端的电压从而减小电场力。

为使向下的加速度最大，则应使R1的滑动触头移动到R1的最上端，此时R1、R3的并联电阻为：

则R2两端的电压为：

V

电容器两端的电压为：

V

根据牛顿第二定律得：

油滴向下的最大加速度为：

答案：

（1）12Ω　　

（2）4.0×10－7kg　　（3）1m/s2　　

点评：

搞清电路连接形式，电容器两端电压与何电阻两端电压相等是解此题的关健。

拓展：

如图所示，电容器C1＝6μF，C2＝3μF，电阻R1＝6Ω，R2＝3Ω。

当电键S断开时，A、B两点间的电压UAB＝？

当S闭合时，电容器C1的电量改变了多少C（已知电压U＝18V）？

　　解析：

在电路中电容器C1、C2相当于断路．当S断开时，电路中无电流，BC等势，AD等势，所以UAB＝UAC＝UCD＝18V

当S闭合时，R1和R2串联，C1两端的电压等于R1两端电压，C2两端电压为R2两端电压，C1电量变化的计算首先从电压变化入手。

　　当S1断开时，UAB＝UAC＝UCD＝18V，电容器C1带电量为：

　　Q1＝C1UAC＝C1UDC＝6×10－6×18C＝1.08×10－4C

　　当S闭合时，电路R1、R2导通，电容C1两端的电压即电阻R1两端的电压，由串联电路的电压分配关系得：

此时电容器C1的带电量为：

Q1′＝C1UAC′＝C1UDC＝6×10－6×12C＝0.72×10－4C

电容器C1带电量的变化量为：

　ΔQ＝Q1′－Q1＝－3.6×10－5C

负号表示减少，即C1的带电量减少3.6×10－5C。

3．电路中的能量转化与守恒问题

1）电功与电热比较

项目

电功

电热

电功与电热的本质

电功实质是电场力移动电荷所做的功，

电热是由于电流的热效应，电流通过导体发的热量，

电功与电热的联系与区别

纯电阻电路中

在非纯电阻电路中，电功大于电热，即：

W＞Q，

UIt＞I2Rt

电功率与热功率的关系

纯电阻电路中

在非纯电阻电路中，

注意：

既不表示总电功率，也不表示热功率

2）如何处理含有电动机的电路

对于含有电动机的电路，不能简单理解成它一定是一个非纯电阻电路，要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的不同上加以区分，直流电动机两端加上电压后，若电动机转动，则有电能转化为机械能，此时电路为非纯电阻电路，部分电路的欧姆定律不能适用；若电动机不转动，则没有电能转化为机械能，此时消耗的电能全部转化为内能，这时的电路是纯电阻电路。

因此，分析电动机问题时，要重视从能量角度出发，这样会感觉思路清晰，解题当然就会很顺利了。

3）用电器消耗功率的分析

纯电阻电路中，若用电器阻值一定，则随着通过它的电流增大，其消耗的电功率也将增大，依据是

；若用电器阻值变化，则需根据各种功率表达式综合分析，有时也可结合闭合电路欧姆定律，利用等效电源法判断。

4）电源输出功率与外电阻的关系

当R＝r时也即I=E/2r时,电源的输出功率最大,

由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻Rl和R2，不难证明

．由图象还可以看出：

当Rr时，若R增大，则P出减小．应注意：

对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小。

例3：

在图电路中，直流发电机ε=250V，r＝3Ω：

R1＝R2=1Ω，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为200V，额定功率为1000W，其它电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化．问：

（1）当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？

（2）当接通几只电热器时，发电机输出功率最大？

（3）当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？

（4）当接通几只电热器时，电阻R1、R2上消耗的功率最大？

（5）当接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中电流最大？

解析：

不计用电器电阻随温度的变化，则每只电热器的电阻R0=

=40Ω，每只电热器的额定电流I0=

=5A

（1）要使用电器正常工作，必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200V，因此干路电流

而每只电热器额定电流为5A，则电热器的只数n1=10/5=2只

（2）要使电源输出功率最大，必须使外电阻等于内电阻，由此可得电热器总电阻为：

R=r-（R1＋R2）=3-（1＋1）=1Ω，故有n2=R0/R=40/1=40只

（3）要使电热器组加热物体最快，就必须使电热器组得到的电功率最大，把R1、R2视为等效（电源）内电阻，则其总电阻为

R/＝R1＋R2＋r=1＋l＋3＝5Ω所以n3=R0/R/=40/5=8只，

（4）要使R1、R2上消耗功率最大，必须使其电流为最大，由此电路中总电阻必须是小．即当50只电热器全接通时，可满足要求．所以n4=50只．

（5）要使实际使用的每只电热器中电流最大．则须使UAB最大，这样A、B间的电阻应最大，所以算出n5=1只，但考虑到电热器的安全性，必须选用n5=2只。

例4：

汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗.如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为58A.若电源电动势为12.5V,内阻为0.05Ω,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了（）

A.35.8WB.43.2WC.48.2WD.76.8W

解析车灯电阻为

1.20Ω，

电动机未启动时车灯的电功率P1=

=102×1.2W=120W，

电动机启动后，电源内阻消耗的电压Ur=Ir=58×0.05V=2.9V，

车灯与电动机的并联电压为U=E-Ur=（12.5-2.9）V=9.6V，

车灯的电功率为P2=

W=76.8W，车灯电功率降低了ΔP=P1-P2=43.2W。

答案B

4．电学实验的基础知识：

1）实验仪器的选择、读数及实物连接

a．电学实验器材的选择依据

①安全性：

各电表的读数不能超过量程，电阻类元件的电流不应超过其最大允许电流等；

②精确性：

选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，要尽可能使指针偏转到满刻度的

～

以上，欧姆表在使用时，要选择合适的倍率，尽可能使指针偏转到中值刻度附近；

③操作性：

选用滑动变阻器时，应考虑使供电电压的变化范围既能满足实验要求，还应便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作；

④灵活性：

实验时没有合适的电表，则可用以下方法变通：

已知内阻的电流表可以作电压表使用；已知内阻的电压表可作电流表使用。

b．电表的读数方法

电流表、电压表最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位，（估读的这位是不可靠数字，但却